FBLN-5与肿瘤关系的研究进展

冯星星，吉 奇，李双莲，俞可欣，陆佳露，周 进，汤在祥

(苏州大学医学部，江苏 苏州 215123)

恶性肿瘤是引起人类死亡的主要原因之一，其发生发展受到一系列复杂因素的调控。FBLN-5是一种胞外基质糖蛋白，是人类纤维蛋白家族(FBLN家族)中近年来备受关注的成员之一，其与血管修复、创口愈合、细胞增殖黏附、肿瘤发生发展等密切相关。研究发现FBLN-5受到缺氧、TGF-β、HIF-1等因素的调控，在多种肿瘤中均异常表达，提示其在癌细胞增殖、侵袭、迁移等方面发挥着重要作用。本文将对FBLN-5的结构功能特点与其在肿瘤发生发展过程中的调控作用及机制进行综述。

细胞生长受到细胞内外信号的调控，表观遗传学的改变等可以使细胞摆脱生长限制，进行自主增殖。失控的细胞可以导致人类诸多疾病，如肿瘤的形成及进展。Fibulin(FBLN)家族，即人类纤维蛋白家族，是结缔组织中弹性纤维的重要组成部分，维持结缔组织和基底膜的形成和稳定；同时也可调节细胞内外信号通路，影响细胞黏附、迁移或增殖等[1-2]。FBLN表达异常与恶性肿瘤进展密切相关，如FBLN-3可能是肺癌、卡波西肉瘤等肿瘤的抑制因子[3],低表达的FBLN-5与结肠癌的淋巴结转移等不良预后特征显著相关等[4]。许多研究均表明FBLN-5与恶性肿瘤的发生、发展密切相关，本文将对FBLN-5的结构功能特点和其在肿瘤发生发展过程中的调控作用及机制进行综述。

1 FBLN-5的结构功能特点

FBLN-5亦称为DANCE、EVEC，是FBLN家族的一员[5]，是一含448个氨基酸的糖蛋白，包含了6个cbEGF样模序以及C端的Fibulin结构域，其cbEGF样结构域以钙依赖的方式与弹性蛋白原结合，帮助维持蛋白质稳定性，并介导蛋白质-蛋白质相互作用。Fibulin组件包含了特有的整合素结合RGD基序，能介导内皮细胞黏附，并与细胞表面的整合素αvβ3、αvβ5和α9β1结合。有研究表明FBLN-5在乳腺癌细胞中的抗肿瘤作用是依赖其RGD基序实现的[2,6]。此外，FBLN-5可通过C端Fibulin组件与载脂蛋白A和赖氨酸氧化酶样1(LOXL1)相互作用。总之，FBLN-5的结构使其能与多种ECM和分泌蛋白相互作用[3]。

FBLN-5在发育过程中广泛表达，成年后显著减少，但其能在受损血管和其他病理条件下重新激活[5-7]。FBLN-5 在多种人类恶性肿瘤中都存在表达水平异常，且具有组织特异性，具体取决于细胞类型和细胞环境。FBLN-5主要由血管平滑肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞产生，上皮来源的肿瘤细胞基本上不产生FBLN-5[1,7-9]。另外，FBLN-5能直接与原弹性蛋白结合，便于形成弹性纤维，对血管的发育和修复具有重要作用，还能促进创口愈合，并与细胞的增殖、运动和侵袭有关[8]。研究表明，FBLN-5缺乏或突变的小鼠具有碎片化和紊乱的弹性纤维，会导致皮肤松弛、血管异常、盆腔器官脱垂等表现[5,9-10]。人类黄斑变性也与FBLN-5的错义突变相关[1]。

2 FBLN-5与肿瘤的关系

恶性肿瘤细胞通常具有基因突变、抵抗凋亡、无限复制、持续的血管生成、组织浸润和转移等特征。FBLN-5通过调控这些特征来影响肿瘤的发生发展，并因肿瘤微环境的不同，作为肿瘤促成剂或肿瘤抑制剂发挥作用。FBLN-5在多种肿瘤中表达经常减少，提示其可抑制癌细胞增殖和侵袭，如肝细胞癌、乳腺癌[11]、卵巢癌、结肠癌、前列腺癌、膀胱癌、肺癌、肾细胞癌[12]、子宫内膜癌[13]、黑色素瘤[2]、星形细胞瘤[14]等。然而在某些肿瘤组织中FBLN-5表达增加，如纤维肉瘤、乳房、胰腺、成纤维细胞[2]、鼻咽癌[15]、食管癌[16]，胃癌[17]等。

2.1FBLN-5与氧化应激：氧化应激是指机体在遇到应激刺激时(如缺氧)，产生活性氧(ROS)等高水平高活性物质，使体内氧化-抗氧化系统失衡，最终导致人体组织损伤的过程。研究表明ROS对肿瘤有双重效应，其水平升高会引起脂类、蛋白质和核酸等的氧化，促进肿瘤进展[18]。而肿瘤微环境中ROS生成的增加，能减少新生血管生成，抑制肿瘤进展[7]。FBLN-5作为纤维蛋白家族的成员之一，与ROS的产生密切相关。β1整合素是纤维连接蛋白(FN)的主要受体，FBLN-5可通过阻断β1整合素结合纤连蛋白的机制调节成纤维细胞和内皮细胞中ROS的产生[10]。

在FBLN-5调控ROS水平过程中，5-脂氧合酶(5-LOX)[19]、醌氧化还原酶1(Nqo1)扮演着重要的角色，前者也与肿瘤转移和发展密切相关。ROS的诱导需要5-LOX，其通过纤连蛋白-整合素的结合促进ROS产生。Nqo1是一种抗氧化酶，能将醌还原为对苯二酚，氧化还原循环降低了醌含量，从而减少了ROS的产生。FBLN-5与整联蛋白相互作用的缺失会诱导Nqo1水平增高，导致ROS水平下降；且ROS水平与该诱导作用强度呈正相关[20]。

FBLN-5在肿瘤中的表达也受到缺氧、转化生长因子-β(TGF-β)、缺氧诱导因子1(HIF-1)等因子的严格调控。缺氧可上调内皮细胞中的FBLN-5，进而保护这些细胞免受缺氧诱导的细胞凋亡[7]。HIF-1是细胞缺氧反应的关键介质，能作为转录因子调节肿瘤细胞适应缺氧状态、诱导血管发生、促进细胞增殖和演进。缺氧条件下，HIF-1α水平升高，HIF-1转录反应增强，致使FBLN-5水平升高。因此，FBLN-5是一个新的HIF-1靶基因，参与内皮细胞对低氧应激的适应性反应[21]。TGF-β是一种在许多癌症中表达的细胞因子，在缺氧条件下，肿瘤相关成纤维细胞中TGF-β受体活性增加，激活TGF-βPI3K/Akt信号转导通路，最终驱动FBLN-5的表达[7]。

2.2FBLN-5与血管生成：肿瘤的生长和转移依赖于新生血管形成，故其在进展过程中经常分泌血管内皮生长因子(VEGF)等血管生成剂。FBLN-5与血管生成关系复杂，主动脉夹层中NADPH氧化酶1(NOX1)能够负向调节FBLN-5，导致成熟弹性蛋白在主动脉壁的异常聚集致使疾病进展[22]；组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂治疗腹主动脉瘤时，通过增强SOX9对其启动子的募集来调节FBLN-5表达，拮抗损伤血管异常重构[23-24]。另外前列腺癌中还存在FBLN-5与MMP-16[25]等血管生成相关基因共表达的现象，进一步证明FBLN-5与肿瘤血管生成相关。

FBLN-5特有的RGD基序，能与整合素结合而显著抑制内皮细胞的新生血管形成，而且这种作用可通过RGD基序突变为RGE序列而显著增强[6,24]。FBLN-5能通过拮抗碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，降低间质金属蛋白酶(MMP)2、间质金属蛋白酶3的表达，提高金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)1、金属蛋白酶组织抑制剂3的表达，抑制血管基底膜的降解，阻止血管生成[26]。FBLN-5可降低内皮细胞对VEGF的敏感性，增强血小板反应蛋白(TSP)-1的表达[27]；也可通过抑制VEGF对MAPKs信号系统刺激作用，减弱内皮细胞活性[26]，最终抑制血管生成。Chan等人发现FBLN-5可能通过肝素-硫酸蛋白聚糖和整合素与内皮细胞表面紧密结合的方式，调节内皮细胞中Ang-1/Tie-2受体信号而抗血管生成[5]。

uPA是尿激酶型纤溶酶原激活物，能通过纤溶酶和细胞外金属蛋白酶等多种途径促进血管生成，刺激细胞迁移。Kapustin等人观察到uPA与FBLN-5共同作用可产生纤溶酶，使FBLN-5与整合素结合丧失，进而减弱FBLN-5抑制血管生成的活性、增强uPA促血管生成的活性[28]。另外FBLN-5可参与内皮细胞对缺氧的适应性反应，减少缺氧条件下内皮细胞的凋亡，促进新生血管形成[21]。

2.3FBLN-5与EMT：癌细胞的表型改变是肿瘤发生转移和耐药性增强的关键，其本质在于肿瘤进展过程中上皮细胞-间充质转化(EMT)的激活。EMT是一种生物细胞的重新编程过程，发生转化后的癌细胞能获得更强的迁移、侵袭、抗凋亡和降解细胞外基质的能力[29-30]。TGF-β属于TGF-β超家族，可以调节细胞生长和分化，诱导肿瘤EMT的发生[31]。FBLN-5在人类和小鼠组织中以调节发育的形式存在，尤其在动脉、心内膜垫组织、神经嵴和间充质组织等EMT活跃部位表达广泛,因此FBLN-5可能通过调节EMT的过程来影响胚胎发育和肿瘤进展[2]。研究发现EMT处理过的乳腺上皮细胞中TGF-β能诱导EMT发生和FBLN-5表达；同时FBLN-5表现出增强TGF-β对EMT的诱导作用和激活EMT的活性[32]。在宫颈癌中下调的FBLN-5能抑制Nogo-B诱导的EMT，抑制癌细胞迁移和入侵[33]。

MMP是一类锌依赖的内肽酶家族，能够降解细胞外基质，也能够诱导EMT启动[31]。Twist2是EMT相关转录因子，其过表达能诱导小鼠骨肉瘤FBLN-5的上调、MMP-9的下调，最终调节EMT[34]。FBLN-5通过整合素结合RGD基序机制下调MMP-7来抑制肝癌细胞的迁移和侵袭[24,35]；通过抑制HMGB1/TLR4通路，调控 MMP-2、MMP-7、MMP-9的表达，进而抑制肺癌细胞的侵袭和迁移[36]。FBLN-5过表达的卵巢癌细胞中MMP-3、MMP-13下调、MMP-9上调；癌细胞的侵袭和迁移受到抑制，且FBLN-5敲除后其迁移和侵袭能力会显著增强，提示FBLN-5可能通过MMP依赖的方式影响EMT[1]。

FBLN-5、EMT和MMP三者通过相互作用对癌细胞的转移产生抑制作用。但是FBLN-5也有促进肿瘤转移的作用，如FBLN-5能通过激活FLJ10540/AKT途径促进鼻咽癌细胞转移[15]；敲除FBLN-5后的胃癌细胞的增殖和侵袭会受到抑制[8]。所以，FBLN-5与肿瘤EMT和肿瘤转移之间的关系仍需进一步的探索。

2.4FBLN-5与细胞周期：在进化过程中，细胞形成了一套以蛋白质的相互作用为基础(如cyclin、CDK、细胞周期检验点等)，以信号传递引起一系列级联反应为主要过程的细胞周期调控机制。研究发现FBLN-5可对该调控过程产生影响，导致肿瘤的发生进展。FBLN-5过度表达可抑制卵巢癌细胞的增殖，研究发现FBLN-5过表达的卵巢癌细胞中，G2/M 期细胞百分比较对照组有明显的增加，进而发现FBLN-5有可能通过调节细胞周期相关蛋白表达水平(如cyclin-B1、CDC2、CDC25C)来将细胞分裂阻滞于G2/M期[1]。张晓娟等人发现FBLN-5可能通过抑制HMGB1的表达及其下游的TLR4/NF-κB通路,调控cyclin D1，抑制肺癌细胞增殖[36]。FBLN-5过表达在脱氧核糖核酸合成减少的水貂肺上皮细胞中也具有抗增殖作用，但是否是通过调控细胞周期实现的，有待研究[6]。

3 总结和展望

细胞外基质蛋白FBLN-5是一种糖蛋白，是细胞和细胞外基质之间的桥梁分子，作为一种多功能分子，其在肿瘤发生发展过程中发挥的作用是巨大且多样的。它可以参与癌细胞的增殖、运动和侵袭；可以与氧化应激、血管生成、EMT等之间形成复杂的调节网络。未来需要利用动物模型明确FBLN-5的上下游调节机制，需要深入探索其在不同肿瘤各个发展阶段的作用；但更重要的是从临床角度出发，努力探索FBLN-5对肿瘤的调控作用及相关机制。相信随着研究技术和手段的发展，医务人员对FBLN-5的了解将会更多、更清晰，FBLN-5很可能会成为临床肿瘤诊断和预测预后的标志物或肿瘤治疗的新靶点，为医务人员攻克癌症提供更多新的思路。